[发明专利]多用户OFDMA中继系统中非完美CSI下的鲁棒博弈功率控制方法

说明书

本发明请求保护一种多用户OFDMA中继系统中非完美CSI下的鲁棒博弈功率控制方法，将用户的功率控制问题转变为一个非合作的博弈问题。在考虑到信道估计误差情况下，满足用户传输功率约束和中断概率约束下，用户之间通过控制发射功率互相竞争，最大化自身容量。基于worst‑case鲁棒资源分配策略，本算法考虑到了最坏信道估计误差的鲁棒博弈功率控制研究信道估计误差对网络性能的影响，然后建立了相应的网络容量最大化模型。分析证明了鲁棒博弈的纳什均衡的存在性以及唯一性,进一步提出了一种分布式鲁棒功率控制算法,提高网络的容量。并仿真结果表明提出的鲁棒功率控制算法可以使得用户获得更好的性能，并且有效的降低系统中断事件的发生，是有效的算法。

技术领域

本发明涉及OFDMA中继网络中非完美CSI下的功率控制技术，尤其涉及一种解决多个用户和多个中继在不同信道上的发射功率控制方法。

背景技术

在无线网络中，中继技术可以大幅度地提高网络的传输速率，减小网络中的通信时延，降低发送功率以及扩大网络的覆盖范围。因此，近几年，研究基于正交频分多址(0FDMA)系统下的中继网络技术具有非常重要的意义以及极高的挑战性。比如，0FDMA系统下的多跳或者多中继网络与传统单跳或者单个中继的0FDMA网络相比较显得更为复杂，需要进一步考虑中继和用户的功率分配等问题。

目前，大多数学者研究多中继OFDMA网络下联合功率分配，中继的选择以及子载波分配的相关方案，但却仅考虑了单中继网络，并未涉及复杂性较高的多中继联合优化问题。另在多用户和多中继网络中，需要考虑通信用户的服务质量(QoS)的要求，在保证多用户的QoS要求的前提下联合优化了资源分配策略以进一步提升网络的容量。与此同时，还需要涉及到用户之间的中断概率的约束条件，以及利用低复杂度的拉格朗日优化方案来求得最优或者次优的资源分配。然而，在实际网络中，信道估计误差会使得基站(BS)，中继和用户在链路上的信道状态信息(CSI)是不完全正确的。

所以，针对存在有信道误差情况下的OFDMA中继网络中，有必要考虑在满足多用户QoS要求的条件下功率控制算法.于此同时需要关注在不完整CSI的多中继OFDMA网络中以最大化网络容量为优化的用户和中继发射功率控制的联合优化方案。

发明内容

针对现有技术的不足，提出了一种提高网络容量和降低系统中断概率的多用户OFDMA中继系统中非完美CSI下的鲁棒博弈功率控制方法。本发明的技术方案如下：一种多用户OFDMA中继系统中非完美CSI下的鲁棒博弈功率控制方法，其包括以下步骤：

101、建立正交频分多址OFDMA中继网络，包括K个移动用户、一个基站、N个中继基站，所述K个移动用户共用M个正交子信道，并完成中继选择和信道分配，在考虑到信道估计误差不确定性的情况，信道估计误差和其中ρ表示不定度水平-σ≤ρ≤σ，σ表示不确定性约束程度，和分别表示第一跳和第二跳上的归一化信道增益，信道不确定性约束就是和则在考虑到信道估计最坏情况下，其归一化的信道增益满足以下的信道模型：

其中表示用户l和k是否同时在信道i上，如果用户l和k在信道i上，则否则，

102、在信道最坏情况下，步骤101中计算每个正交子信道上用户的信干噪比SINR，具体为：第一跳中，在第i个子载波中的第k个接收用户接收端的SINR可以表示为：

其中用户k在信道i上的发射功率，为归一化的背景噪声功率。

同理，在第二跳中，在子载波i用户k在中继到基站间信道估计最坏情况下的SINR表示如下：

其中在中继基站上为用户l在信道i上的发射功率；

103、第一跳和第二跳的中断概率约束条件在信道最坏情况下可表达为以下的约束条件：